CONFIDENTIAL 1Power for the

Better力 求 更 好

快恢复外延型二极管介绍FAST RECOVERY EPITAXIAL DIODE

(FRED)

CONFIDENTIAL 2Power for the

Better力 求 更 好

二极管的种类1. 普通整流二极管（速度很慢）2. 稳压二极管3. 变容二极管4. 肖特基二极管 (schottky)5. 快恢复二极管

• 快恢复单晶二极管（ FRD ）• 快恢复外延型二极管（ FRED ）

CONFIDENTIAL 3Power for the

Better力 求 更 好

FRED 与肖特基二极管的区别

PN 结结构 正向压降VF

雪崩耐量UIS

反向恢复时间trr

FRED

P 型与 N 型半导体材料形成 PN 结结构，最高电压可达几千伏。

高过电流能力

稍弱

高过电压冲击

能力很强

快速(<100ns)超快速(<30ns)

肖特基金属与硅材料形成PN 结结构，最高电压 200V 。

低过电流能力

很强

低过电压冲击

能力很弱超快速

(10-30ns)

CONFIDENTIAL 4Power for the

Better力 求 更 好

FRED 结构剖面图

N+ 衬底

N- 外延层P-

AlField plate

SiO2

阴极多层金属（ K ）

阳极（ A ）

N 缓冲层

CONFIDENTIAL 5Power for the

Better力 求 更 好

快恢复二极管的主要性能参数

• 反向击穿电压： Vrm （ Vrm 越高， VF 越大）

• 反向漏电流： Irm• 正向压降： VF

• 反向恢复时间： trr （ trr 越快， VF 越高）• 反向恢复电流： Irrm• 反向恢复电荷： Qrr

静态特性

动态特性

CONFIDENTIAL 6Power for the

Better力 求 更 好

VrmIrm

I

V V

IF

VF

阳极 A+

阴极 K_

阳极 A_

阴极 K+

正向特性反向特性

快恢复二极管的静态特性• 反向漏电流： Irm （越小越好：二极管反向阻断静态损耗

小）• 反向击穿电压： Vrm （ Vrm 越高， VF 越大）• 正向压降： VF （越低越好：二极管正向导通静态损耗小）

CONFIDENTIAL 7Power for the

Better力 求 更 好

IF

diF/dt

VF

VRRM

IRRM

trr

0.25 IRRM

Qrr

• IF – 正向平均电流

• diF/dt – 二极管关断通过零点时电流变化率

• IRRM – 最大反向恢复电流

• VRRM – 最大反向恢复峰值电压

• trr – 反向恢复时间

• Qrr – 反向恢复电荷

• VF – 正向压降

理想的快恢复二极管具有以下开关特性 :

• 低的最大反向恢复电流

• 短的恢复时间

• 低的反向恢复电荷

• 软恢复特性 , 不产生振荡

快恢复二极管的反向恢复特性

CONFIDENTIAL 8Power for the

Better力 求 更 好

宏微科技 D92-02 与富士产品参数测试对比报告：

宏微科技 D92-02 与 FUJI 公司产品相比，高温 IRM 低 1 数量级左右， VF 偏高 5% ，

Qrr 比 FUJI 低 30% ， IRRM 低 28% ，雪崩耐量与富士相当。

参数 测试条件 测试结果 单位　 　 宏微 D92-02 FUJI ESAD92-02 　

VRM IRM=10uA 220-240 220-240 V

IRM

VR=200V, Tc=25℃ 10 5000 nA VR=200V, Tc=125℃ 1.2 10 uA

VF IF=10A, Tc=25℃ 0.92 0.88 Vtrr Vcc=100V, IF=10A,

di/dt=-200A/us, Tc=25℃ 开关管：APT10053LNR

20 20 nsQRR 11 15 nC

IRRM 1.04 2.4 A

trr Vcc=100V, IF=10A, di/dt=-200A/us, Tc=125℃ 开关管：APT10053LNR

30 28 nsQRR 52 65 nC

IRRM 2.8 3.9 A

UIS VR=200V, IR=4A 500-860 540 mJ

CONFIDENTIAL 9Power for the

Better力 求 更 好

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

- 90 - 60 - 30 0 30 60 90

curren

t（

A）

trr(ns)

100V，-200A/us，10A，125℃，switch APT10053LNR

FUJI

MacMic

宏微的反向恢复电流峰值 IRRM 比 FUJI 小，软度比 FUJI 好，振荡幅度比FUJI 小很多，更容易满足整机 EMI 要求。温度稳定性好。

宏微科技 D92-02 与富士产品反向恢复曲线对比：

FUJIMacMic

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

- 90 - 60 - 30 0 30 60 90

curren

t（A）

trr(ns)

100V , -200A/us ,10A , 25℃ switch APT10053LNR

FUJI

MacMic

FUJIMacMic

——MacMic——FUJI

——MacMic——FUJI

CONFIDENTIAL 10Power for the

Better力 求 更 好

选择什么样的 FRED 最好？

电学参数 性能 影响性能的相关因素正向压降

VF

越低越好？是 VF 越小！静态损耗越低。

击穿电压Vrm

越高越好？否 击穿越高， VF 越大！静态损耗增加。

反向恢复时间trr

越快越好？否 trr 越快，开关损耗越低，但 VF 越大！静态损耗增加。

推荐器件，就是要推荐 trr 、 Vrm 、 VF 与客户线路匹配最佳的器件！

大部分器件损坏的情况，不是客户线路不好，也不是器件质量不好，而是两者不匹配！

CONFIDENTIAL 11Power for the

Better力 求 更 好

器件失效模式（一）——电压击穿

位置：基本上出现在芯片边、角；原因：线路中出现了超过器件击穿电压的 尖峰电压，器件没挺住。这种失效 在肖特基中极为普遍。解决措施： 1 、客户改进吸收电路，把经过器件的 尖峰电压降下来。 2 、提高器件的雪崩耐量（ UIS ）。

CONFIDENTIAL 12Power for the

Better力 求 更 好

器件失效模式（二）——电流击穿

位置：芯片中部；原因：过热；解决措施： 1 、并联应用要解决均流效应； （采取限流措施；采用正温度系数器件、 VF 均匀的器件

）

2 、留有足够的电流余量；器件热量来源：总热量 Q = Q1 + Q2

Q1 —— 由 VF 产生的静态导通损耗； Q2—— 由 trr （ Qrr ）产生的动态开关损耗； 高频使用时 Q2 > Q1 ，应选择速度快的器件，

适当放宽 VF （比如切割机、 MOS 焊机）。 低频使用时 Q1 > Q2 ，应选择 VF 尽量低的器件

（比如变频器、 IGBT 焊机）。

CONFIDENTIAL 13Power for the

Better力 求 更 好

FRED 常用封装

共阴极 共阳极 单芯片

A K A

A

K （芯片背面）

K A K

K A

CONFIDENTIAL 14Power for the

Better力 求 更 好

快恢复二极管的应用

续流、吸收、嵌位、整流• 直流电焊机、逆变焊机、切割机• 电镀电源• 功率因数校正装置（ PFC ）• 各种开关电源（机箱电源）• 氙气灯镇流器（ HID ）、电动自行车充电

器• 不间断电源 (UPS)• 超声波电源• 变频、斩波调速